Ciclo solar

400 anos da historia de Manchas Solares, incluíndo o Mínimo de Maunder

O ciclo solar, tamén coñecido como o ciclo de actividade magnética solar, ciclo de manchas, ou Ciclo Schwabe, é un cambio case periódico de 11 anos na actividade do Sol, medido en prazos de variacións no número de observado manchas solares na superficie do Sol. No período dun ciclo solar, os niveis de radiación solar e execión de material solar, o número e tamaño de manchas solares, chamaradas solares, e bucles coronais, todos exhiben unha flutuación sincronizada desde un período de actividade mínima a un período dunha actividade máxima a continuación dontro ciclo anterior e presedendo ó seguinte.

O campo magnético do Sol invírtese durante cada ciclo solar, coa inversión ocorrendo cando o ciclo solar está preto do seu máximo. Após dous ciclos solares, o campo magnético do Sol volve ao seu estado orixinal, completando o que é chamado Ciclo Hale.

Este ciclo foi observado durante séculos por cambios na aparencia do Sol e por fenómenos terrestres como asauroras mais non foi claramente identificado até 1843. A actividade solar, conducida polo ciclo solar e procesos transitorios aperiódicos, goberna o medio do espazo interplanetario, creando a temperie espacial e impactando as tecnoloxías no espazo e baseadas na terra, así como a atmosfera da Terra e tamén posibelmente orixinando flutuacións de clima ó longo de séculos ou períodos maiores.

Entender e predicir o ciclo solar fica un dos desafíos maiores en astrofísica, con ramificacións importantes para a ciencia espacial e a comprensión de fenómenos de magnetohydrodynámica noutros lugares do universo.

Evolución do magnetismo no Sol.

Definición

Os ciclos solares teñen unha duración mediana duns 11 anos. O máximo solar e o mínimo solar refiren a períodos de máximo e mínimo de número de manchas solares. Os ciclos cóntanse dun mínimo ó seguinte.

Historia observacional

Samuel Heinrich Schwabe (1789–1875). astrónomo alemán, descubriu o ciclo solar pola observación ó longo do tempo das manchas solares

Rudolf Wolf (1816–1893), astrónomo suízo, reconstrueu a actividade solar histórica ata o século dezasete

A idea dun ciclo solar foi hipotetizada por primeira vez por Christian Horrebow baseándose nas súas observacións regulares de manchas solares feitas entre 1761 e 1776 desde o observatorio Rundetaarn de Copenhague, Dinamarca. En 1775, Horrebow observou como "parece que despois dun certo número de anos, a aparencia do Sol repítese con respecto ao número e tamaño das manchas". Non obstante, o ciclo solar non sería claramente identificado ata 1843 cando Samuel Heinrich Schwabe notou unha variación periódica no número medio de manchas solares despois de 17 anos de observacións solares. Schwabe continuou observando o ciclo das manchas solares durante outros 23 anos, ata 1867. En 1852, Rudolf Wolf designou o primeiro ciclo solar numerado que comezou en febreiro de 1755 baseándose nas observacións de Schwabe e outras. Wolf tamén creou un índice estándar de números de manchas solares, o número de Wolf, que segue usándose na actualidade.

Entre 1645 e 1715 observáronse e rexistráronse moi poucas manchas solares. Isto foi rexistrado por primeira vez por Gustav Spörer e máis tarde foi nomeado como mínimo de Maunder (polo equipo de esposa e marido Annie S. D. Maunder e Edward Walter Maunder que investigaron a fondo este peculiar intervalo). Na segunda metade do século XIX Richard Carrington e Spörer observaron independentemente os fenómenos das manchas solares que aparecen en diferentes latitudes heliográficas en diferentes partes do ciclo. (Vexa a lei de Spörer.) Alfred Harrison Joy describiría máis tarde como a magnitude á que as manchas solares están "inclinadas"—co punto(s) principal(s) máis preto(s) do ecuador que o(s) punto(s) posterior(s)— medra coa latitude. A base física do ciclo foi dilucidada por George Ellery Hale e os seus colaboradores, quen en 1908 demostraron que as manchas solares estaban fortemente magnetizadas (a primeira detección de campos magnéticos máis aló da Terra). En 1919 identificaron unha serie de patróns que se coñecerían colectivamente como lei de Hale:

• No mesmo hemisferio heliográfico, as rexións activas bipolares tenden a ter a mesma polaridade principal.
• No hemisferio oposto, é dicir, a través do ecuador, estas rexións tenden a ter a polaridade principal oposta.
• As principais polaridades en ambos hemisferios intercámbianse dun ciclo de manchas solares ao seguinte.

As observacións de Hale revelaron que o ciclo magnético completo —que máis tarde se denominaría ciclo de Hale— abrangue dous ciclos solares completos, ou 22 anos, antes de volver ao seu estado orixinal (incluíndo a polaridade). Debido a que case todas as manifestacións son insensibles á polaridade, o ciclo solar de 11 anos segue sendo o foco da investigación. Porén, as dúas metades do ciclo de Hale normalmente non son idénticas: os ciclos de 11 anos adoitan alternar entre cantidades máis altas e máis baixas dos números de manchas solares de Wolf (regra de Gnevyshev-Ohl).[6]

En 1961 o equipo de pai e fillo de Harold e Horace Babcock estableceu que o ciclo solar é un proceso magnético espazo-temporal que se desenvolve sobre o Sol no seu conxunto. Observaron que a superficie solar está magnetizada fóra das manchas solares, que este campo magnético (máis débil) é un dipolo e que este dipolo sofre inversións de polaridade co mesmo período que o ciclo das manchas solares. O modelo de Horace Babcock describiu o campo magnético oscilatorio do Sol como cunha periodicidade case estacionaria de 22 anos.[3][7] Cubriu o intercambio oscilatorio de enerxía entre os compoñentes do campo magnético solar toroidal e poloidais.

Ciclos recentes

Ciclo 25

Comezou en decembro de 2019. Varias predicións baseadas en métodos diferentes, predixeron magnitudes dende moi débil a forte. Unha predición física baseada en datos recollidos da dinamo solar e modelos do fluxo de transporte na superficie solar realizada por Bhowmik e Nandy (2018) parece ter predito correctamente a intensidade do campo polar solar nos mínimos actuais e prognostica un débil mais non insignificante ciclo 25, semellante a ou lixeiramente máis forte que o 24. Notabelmente, desbotan a posibilidade de caída do Sol nun estado de mínimo estilo Maunder (inactividade) na década próxima. Un Taboleiro de Predición de consenso para o ciclo solar 25 foi feito a comezo de 2019. O Taboleiro, organizado polo centro de Predición de Tempo Espacial da NOAA (SWPC) e a NASA, concluíu que o ciclo sería semellante ó 24. Anticipan que o mínimo será longo e profundo, como sucedeu co ciclo 24. Esperan o máximo solar entre 2023 e 2026 cunha gama de número de manchas entre 95 e 130.

Ciclo 24

O Ciclo solar 24 comezou o 4 de xaneiro de 2008, con actividade mínima até o comezo de 2010. O ciclo presentou un "dobre-pico" de máximo solar. O primeiro pico logrou 99 en 2011 e o segundo a comezos de 2014, 101. Rematou en decembro de 2019 após 11,0 anos.

Ciclo 23

Durou 11,6 anos, comezando en maio de 1996 e rematando en xaneiro de 2008. O máximo suavizado do número de manchas (número mensual de manchas promediado sobre un período de doce meses) observado durante o ciclo solar foi 120,8 (marzo de 2000), e o mínimo foi de 1,7. Un total de 805 días non tiveron manchas durante este ciclo.

Fenómenos

Porque o ciclo solar reflicte actividade magnética, varios fenómenos solares guiados magnéticamente seguen o ciclo solar, incluíndo manchas solares, fáculas, e execcións de masa coronal.